南京2021年12月9日 /美通社/ -- 12月8日，2021 世界智能制造大會在南京國際博覽中心召開，開幕式上，中國科協(xié)智能制造學會聯(lián)合體專家委員會主任、中國機械工程學會理事長、中國工程院院士李培根發(fā)布了“2021世界智能制造十大科技進展”。Altair申報的“基于多學科優(yōu)化的結(jié)構(gòu)輕量化正向設(shè)計方法和流程”榮獲該獎項。
該獎項由國際智能制造聯(lián)盟（ICIM）學術(shù)委員會和產(chǎn)業(yè)委員會專家進行評選。此獎項聚焦于智能制造領(lǐng)域科技突破（智能制造裝備與技術(shù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造標準），以及智能制造領(lǐng)域重要的產(chǎn)業(yè)應用，如應用案例、解決方案。Altair提出的基于多學科優(yōu)化的輕量化結(jié)構(gòu)正向設(shè)計方法（Altair C123）在概念設(shè)計階段從粗略到詳細，從整體到局部，通過不斷對比、優(yōu)化探索設(shè)計可能性，釋放產(chǎn)品設(shè)計的創(chuàng)新力和產(chǎn)品力，已經(jīng)幫助國內(nèi)眾多車企實現(xiàn)了創(chuàng)新的車身結(jié)構(gòu)和減重目標。
Altair C123應用場景：解決傳統(tǒng)汽車白車身概念設(shè)計痛點
汽車白車身的概念設(shè)計是后續(xù)設(shè)計階段的基礎(chǔ)，較差的概念設(shè)計方案將會嚴重影響詳細設(shè)計階段的白車身性能，甚至造成無法補救的結(jié)構(gòu)短板，拖累整個研發(fā)周期。相反，好的概念設(shè)計方案能夠減少詳細設(shè)計階段的設(shè)計變更和迭代時間，保證白車身的性能目標和輕量化目標能夠?qū)崿F(xiàn)。傳統(tǒng)上，國內(nèi)缺乏白車身概念設(shè)計階段的流程和方法，多是通過在競品車或上一代車身的基礎(chǔ)上進行漸進式修改或創(chuàng)新，這大大限制了國產(chǎn)汽車品牌的創(chuàng)新力和產(chǎn)品力，亟需有效的正向設(shè)計方法的指導。
Altair C123技術(shù)要點：三階段打通設(shè)計流程
針對這一現(xiàn)狀，Altair 提出了基于多學科優(yōu)化的輕量化結(jié)構(gòu)正向設(shè)計方法（Altair C123）。C123是一套方法論，重點體現(xiàn)的思想是在概念設(shè)計階段從粗略到詳細，從整體到局部，通過不斷對比、優(yōu)化探索設(shè)計可能性，推動方案逐漸走向成熟。
C123主要有三個階段：
一、拓撲優(yōu)化：通過Altair OptiStruct?進行拓撲優(yōu)化，使用碰撞工況線性化、MMO多模型優(yōu)化技術(shù)，基于影響整體結(jié)構(gòu)的工況尋找較優(yōu)的傳力路徑。
二、混合模型優(yōu)化：根據(jù)拓撲結(jié)果，利用梁單元、殼單元、剛性單元和質(zhì)量點單元創(chuàng)建低成熟度的混合模型，快速對方案進行評估和迭代，確定最優(yōu)的結(jié)構(gòu)布局方案、接頭剛度分布、截面形狀和截面尺寸參數(shù)。
三、整體優(yōu)化：根據(jù)截面優(yōu)化結(jié)果，構(gòu)建詳細概念設(shè)計模型，綜合使用拓撲優(yōu)化、形狀優(yōu)化、尺寸優(yōu)化、自由尺寸優(yōu)化等，對結(jié)構(gòu)進行局部加強或整體調(diào)整。
Altair C123 優(yōu)化案例
C123的概念和思想同樣可以應用于任何復雜產(chǎn)品的概念設(shè)計過程，如各類型乘用車白車身、商用車駕駛室、高速列車車廂、飛機機體結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計，確保結(jié)構(gòu)達到目標性能同時完成減重指標。而且這套方法可以很好地服務正向設(shè)計流程，幫助工程師創(chuàng)造出創(chuàng)新性的產(chǎn)品。
Altair C123國內(nèi)外應用案例
Altair C123方法在2011-2015年間于歐洲市場眾多整車咨詢項目中逐漸成熟，該方法已應用于眾多知名主機廠的車型開發(fā)中，如奔馳、保時捷、歐寶、法拉利、CEVT、NEVS等。吉利中歐汽車技術(shù)中心（CEVT）在CMA平臺開發(fā)項目中使用C123方法，實現(xiàn)下車體減重7Kg。國能電動車（NEVS）在新型電動車開發(fā)過程中使用C123方法，實現(xiàn)了創(chuàng)新的車身結(jié)構(gòu)和減重目標。
與此同時，從2016年開始，中國國內(nèi)一些主機廠嘗試應用這一流程進行正向開發(fā)。北汽越野車研究院的歐賀國及其團隊開展了題為“優(yōu)化技術(shù)驅(qū)動的輕量化白車身設(shè)計”的研究（Ou Heguo, et al. Lightweight Body-In-White Design Driven by Optimization Technology[J]. Automotive Innovation,2018,1(3)）。在BJ80白車身開發(fā)中，應用C123流程，實現(xiàn)了比基礎(chǔ)設(shè)計減輕50.65公斤的創(chuàng)新白車身結(jié)構(gòu)，減重13.3%。廣汽研究院的陳東、趙永宏等應用這一流程進行了車身結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計。在綜合考慮整體剛度、局部動剛度和碰撞性能的情況下，得到了減重10%的白車身結(jié)構(gòu)（陳東等，基于多模型拓撲優(yōu)化方法的車身結(jié)構(gòu)概念設(shè)計[J].計算機輔助工程，2020,29(01)）。
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